BIM技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究

楊朝粉

云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越需要引入先進(jìn)的BIM 技術(shù)來(lái)管理公路項(xiàng)目的質(zhì)量、安全和成本，BIM給設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段帶來(lái)價(jià)值，讓BIM 技術(shù)落地，解決實(shí)際工程中的難點(diǎn)，在工程項(xiàng)目管理中體現(xiàn)價(jià)值。

2 BIM技術(shù)概要及應(yīng)用現(xiàn)狀

Building Information Modeling（簡(jiǎn)稱BIM）建筑信息模型“被數(shù)字化的技術(shù)和工具所促進(jìn)的工作過(guò)程，使電腦可直接對(duì)建筑的性能以及規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和后續(xù)運(yùn)營(yíng)的文檔和信息進(jìn)行處理。它能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行信息化的分析，從而建立相關(guān)模型的方式。BIM技術(shù)已在發(fā)達(dá)國(guó)家的一些建筑項(xiàng)目中得到了廣泛使用。在建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)等過(guò)程中都可以使用BIM 技術(shù)。在BIM 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的早期階段建立設(shè)計(jì)模型，能夠在制造過(guò)程中提供寶貴的技術(shù)支持。同時(shí)，它提供了一種向所有建筑設(shè)施傳播信息的有效手段，以進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和信息交換。由于中國(guó)傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理思維方式具有一定的局限性，因此BIM技術(shù)的使用相對(duì)有限。原因可以歸納為以下三點(diǎn)：缺乏專業(yè)人才、缺乏創(chuàng)新能力以及沉迷于傳統(tǒng)思想?，F(xiàn)階段BIM 系統(tǒng)在中國(guó)的建筑項(xiàng)目中應(yīng)用如下：支持技術(shù)設(shè)計(jì)、能夠開(kāi)展視覺(jué)演示工程、工程程序測(cè)試以及監(jiān)視項(xiàng)目進(jìn)度等。眾所周知的是，在建設(shè)項(xiàng)目的整個(gè)周期管理過(guò)程中尚未全面應(yīng)用BIM 技術(shù)。因此，在將來(lái)，公路建設(shè)有望擴(kuò)大BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)公路建設(shè)周期都使用BIM技術(shù)進(jìn)行有效地管理。

3 BIM技術(shù)特點(diǎn)

3.1 可視性

應(yīng)用之間數(shù)據(jù)互用、關(guān)聯(lián)，專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，統(tǒng)一的信息載體DGN/i-model，保證不同人員、不同階段之間的信息傳遞/協(xié)同，基于PW建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，版本、歷史、權(quán)限管理，強(qiáng)大的異地協(xié)同，項(xiàng)目級(jí)和企業(yè)級(jí)的協(xié)同，基于eB 的數(shù)字化移交及建設(shè)單位與運(yùn)維商間之間的協(xié)同。解決了設(shè)計(jì)師僅憑經(jīng)驗(yàn)和想象力無(wú)法獲得完美的模型圖，所以我們可以通過(guò)引入BIM 技術(shù)建立設(shè)計(jì)道路施工的可視化模型。通過(guò)創(chuàng)建此3D模型，可以公路項(xiàng)目的建設(shè)變得更加通透、明朗化。

3.2 模擬性

BIM 方法中有明確的模擬性質(zhì)。在設(shè)計(jì)階段，我們可以看到設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。在投標(biāo)階段，我們可以看到投標(biāo)數(shù)據(jù)的內(nèi)容，因此我們對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)有所了解。同時(shí)，我們還可以通過(guò)模擬完成與投標(biāo)活動(dòng)有關(guān)的成本管理。

3.3 協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)支持各階段的應(yīng)用工具：規(guī)劃/設(shè)計(jì)/施工/運(yùn)維及支持各階段的管理平臺(tái)。即如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)施出現(xiàn)偏差，那么相關(guān)的員工必須及時(shí)集中探討分析，從而發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目問(wèn)題的根源并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。將BIM技術(shù)應(yīng)用于道路工程項(xiàng)目管理可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出解決問(wèn)題的對(duì)策，從而有效確保公路項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和施工的質(zhì)量。

3.4 優(yōu)化性

BIM技術(shù)能夠在一定程度上優(yōu)化公路項(xiàng)目建設(shè)中的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)優(yōu)化項(xiàng)目計(jì)劃，我們可以科學(xué)地分析項(xiàng)目建設(shè)并獲得理想的投資回報(bào)。因此，使用BIM 技術(shù)能夠使公路項(xiàng)目管理變得更加科學(xué)有效，從而提高公路項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用模型

公路建設(shè)工程是指對(duì)公路進(jìn)行測(cè)量、設(shè)計(jì)和建設(shè)等。因?yàn)榈缆饭こ探ㄔO(shè)涉及多種類型，建設(shè)周期長(zhǎng)，所以根據(jù)不同的類型，可以分為不同的施工階段。專家級(jí)別或生產(chǎn)級(jí)別的信息處理很容易引起信息積累，并且對(duì)信息數(shù)據(jù)的傳輸存在一些障礙。在BIM 方法中，使用數(shù)據(jù)構(gòu)建的三維模型能夠使用參數(shù)將每個(gè)屬性的內(nèi)容表達(dá)出來(lái)，同時(shí)轉(zhuǎn)化為相關(guān)的設(shè)計(jì)模型。通過(guò)分類參數(shù)信息，能夠創(chuàng)建存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)字模型。通過(guò)在公路工程管理中使用BIM技術(shù)，可以防止數(shù)據(jù)信息的積累，創(chuàng)建相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。它同時(shí)它還具有出色的通信能力和對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問(wèn)，并改善各個(gè)部門(mén)之間的有效溝通。

5 BIM技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

5.1 BIM技術(shù)在公路工程建設(shè)前期的應(yīng)用

在公路工程的建設(shè)中，BIM 技術(shù)的使用通常集中在設(shè)計(jì)階段，但實(shí)際上，它在道路建設(shè)的早期階段也可以發(fā)揮非常重要的作用。通常，道路建設(shè)的初始階段通常包括規(guī)劃決策、招標(biāo)以及發(fā)布技術(shù)廣告等。從計(jì)劃階段到施工階段，我們需要結(jié)合有關(guān)土壤建設(shè)、水文、氣候、地質(zhì)學(xué)和其他道路建設(shè)領(lǐng)域的調(diào)查數(shù)據(jù)。從而創(chuàng)建可視的道路工程建設(shè)模型，并圍繞設(shè)計(jì)模型進(jìn)行分析可行性，預(yù)測(cè)建設(shè)成本以及建設(shè)過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。必須完成該過(guò)程才能準(zhǔn)確評(píng)估道路工程建設(shè)的可行性。道路工程招標(biāo)文件的內(nèi)容非常復(fù)雜，招標(biāo)委員會(huì)很難充分理解招標(biāo)文件的設(shè)計(jì)方案。因此，相關(guān)的招標(biāo)人員可以將自己的工程負(fù)載與BIM 模型一起放置，并使用BIM 技術(shù)展示施工計(jì)劃。從而供投標(biāo)委員會(huì)進(jìn)行評(píng)估，以更好地了解投標(biāo)并增加中標(biāo)的可能性。使用BIM 技術(shù)可以使招標(biāo)內(nèi)容明確，可以減少不必要的成本并確保選擇優(yōu)質(zhì)的建筑商。此外，在技術(shù)公開(kāi)的情況下，與現(xiàn)有的口頭或書(shū)面公開(kāi)相反，BIM技術(shù)可以被用于技術(shù)公開(kāi)，其可以有效地解決技術(shù)問(wèn)題，減少操作困難和施工人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。準(zhǔn)確地理解設(shè)計(jì)目標(biāo)和建筑商的能力對(duì)道路建設(shè)項(xiàng)目管理的整體適應(yīng)性至關(guān)重要。

5.2 BIM技術(shù)在公路工程安全管理中的應(yīng)用

在道路施工中，安全管理是項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)。只有確保安全，才可以正確啟動(dòng)和實(shí)施整個(gè)工程項(xiàng)目。在高速公路的安全技術(shù)管理中，使用BIM 技術(shù)很重要。首先，道路建設(shè)的工期長(zhǎng)，復(fù)雜的建材具有不確定性，所以在施工過(guò)程中容易發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、滑坡等的事故。關(guān)于設(shè)計(jì)的安全性問(wèn)題，設(shè)計(jì)單位可以使用BIM技術(shù)基于數(shù)據(jù)結(jié)的各個(gè)方面來(lái)構(gòu)建安全管理系統(tǒng)，并以可視方式模擬道路結(jié)構(gòu)。這樣，通過(guò)觀察和評(píng)估BIM模型，建筑單位就可以描述項(xiàng)目建設(shè)的各種安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，可以隨著施工的進(jìn)行不斷更新BIM模型，因此即使存在安全隱患，也能及時(shí)識(shí)別安全事件并及時(shí)對(duì)它們進(jìn)行響應(yīng)，以最小化安全事件的影響。其次，為確保安全管理工作的有效性，公路項(xiàng)目一般在施工初期就制定完整的安全管理計(jì)劃。因此，建設(shè)單位可以通過(guò)建立安全管理計(jì)劃來(lái)可視化公路項(xiàng)目的施工過(guò)程，以檢索BIM模型的建筑計(jì)劃數(shù)據(jù)并消除隱藏的安全風(fēng)險(xiǎn)和影響設(shè)計(jì)安全的各種因素。實(shí)現(xiàn)有效地事故預(yù)防，并據(jù)此制定有針對(duì)性的安全管理計(jì)劃。

5.3 BIM技術(shù)在公路工程成本管理中的應(yīng)用

表現(xiàn)：信息模型的可視化，優(yōu)化設(shè)計(jì)、避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、展示設(shè)計(jì)和施工方案等；計(jì)算：分析比較優(yōu)化工程項(xiàng)目的品質(zhì)性能，降低建設(shè)成本、提升建設(shè)質(zhì)量和速度；溝通：整合各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，避免信息流失和錯(cuò)誤，提高運(yùn)行效率。并有效地減少不必要的成本投資。在工程設(shè)計(jì)階段，許多大型公司在獨(dú)立設(shè)計(jì)核心內(nèi)容時(shí)都會(huì)遇到?jīng)_突問(wèn)題。但是，在BIM技術(shù)支持下，相關(guān)的設(shè)計(jì)部門(mén)可以根據(jù)原始項(xiàng)目計(jì)劃開(kāi)發(fā)用于道路工程的集成BIM 模型，從而使各種專家都可以使用此可視化模型開(kāi)發(fā)分布式設(shè)計(jì)。從而有效明確項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中面臨的專業(yè)問(wèn)題以及各個(gè)設(shè)計(jì)沖突需要注意的事項(xiàng)。由于可以直接在BIM 模型上進(jìn)行更改，減少了更改項(xiàng)目的成本，這極大地緩解了業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題并減少了許多的項(xiàng)目成本。另外，在設(shè)計(jì)階段，我們只需要在BIM軟件和資本計(jì)劃，根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)目項(xiàng)目的建設(shè)狀況和年度材料消耗的工作計(jì)劃中包括相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)即可。通過(guò)這種先進(jìn)的管理方式，我們可以有效地管理項(xiàng)目成本。

5.4 BIM技術(shù)在公路工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用

與其他項(xiàng)目一樣，道路建設(shè)項(xiàng)目通常由公共部門(mén)資助，但其包括設(shè)計(jì)、管理、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等許多要素。由于參與道路工程建設(shè)的人員很多，因此特定的設(shè)備條件概念和技術(shù)要求也有所不同。BIM 技術(shù)的使用可以用來(lái)指導(dǎo)當(dāng)前的建筑管理技術(shù)，從而有效地監(jiān)控優(yōu)化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程。從實(shí)際的角度來(lái)看，各個(gè)建筑單位直接與業(yè)主聯(lián)系是很常見(jiàn)的，所以我們可以通過(guò)向業(yè)主報(bào)告，來(lái)解決項(xiàng)目的優(yōu)化問(wèn)題。但是如果與缺乏充分溝通的業(yè)主進(jìn)行協(xié)調(diào)，那么很容易延誤建筑的發(fā)展[3]。因此，參與建設(shè)施工的所有單位都可以開(kāi)發(fā)基于BIM技術(shù)的共享信息平臺(tái)。生成有效地基于平臺(tái)的信息，能夠大大提高所有與建設(shè)有關(guān)的單位的通信效率。通過(guò)有效地連接和管理所有各方，我們能夠減少干擾施工進(jìn)程的因素。BIM模型使我們可以在設(shè)計(jì)頁(yè)面上快速調(diào)整設(shè)計(jì)計(jì)劃，因?yàn)槲遗兜目梢灶A(yù)想在發(fā)生特定情況或者計(jì)劃受到影響后，可以根據(jù)BIM模型進(jìn)行檢查和解決。

6 BIM技術(shù)在公路工程建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用

6.1 決策階段

大多數(shù)情況下BIM 技術(shù)都用于公路項(xiàng)目建設(shè)的決策階段。首先，我們必須結(jié)合3D模型的要求才能使用此方法準(zhǔn)確處理項(xiàng)目生成的數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的文件。然后，我們可以通過(guò)仿真演示項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)和覆蓋范圍來(lái)有效構(gòu)建項(xiàng)目建設(shè)模型。最后，各種計(jì)劃項(xiàng)目的成本都必須是準(zhǔn)確計(jì)算的，不允許存在成本差異，從財(cái)務(wù)和公共角度選擇最佳的計(jì)劃。

6.2 碰撞檢查和施工模擬

（1）設(shè)計(jì)階段。BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段主要進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模和實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃的所有者進(jìn)行全面評(píng)估，以獲得最佳結(jié)果，并有效地改善公路項(xiàng)目的施工進(jìn)度和成本。各個(gè)部門(mén)都需要合理使用數(shù)據(jù)交換和協(xié)作平臺(tái)來(lái)解決問(wèn)題。早期的模型增強(qiáng)功能包括改進(jìn)的對(duì)不正確設(shè)計(jì)點(diǎn)的檢測(cè)，以及對(duì)幕墻設(shè)計(jì)的修復(fù)和改進(jìn)以及機(jī)械接線和功能的更改。此外，設(shè)計(jì)師使用BIM技術(shù)可以適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮其技能，并幫助建筑師更好地理解設(shè)計(jì)思想。

（2）組織階段。BIM技術(shù)在組織層面需要研究模擬施工，管理項(xiàng)目設(shè)計(jì)的改進(jìn)，實(shí)施大型資源單位的使用以及使用能夠說(shuō)明困難和現(xiàn)有施工方法的模型來(lái)有效解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題和困難。在此期間，BIM 技術(shù)與類似的程序結(jié)合使用，可以檢查碰撞、機(jī)械性能、防止材料損壞等，以解決沖突，并且選擇財(cái)務(wù)績(jī)效最佳的計(jì)劃。擴(kuò)展資源并設(shè)計(jì)具有一定價(jià)值的工程模型。因此，我們需要繼續(xù)提高決策水平，仔細(xì)計(jì)算所需的材料量，正確地準(zhǔn)備材料并制定預(yù)算。

（3）施工階段。BIM 模型在施工階段主要用于觀察并模擬組織設(shè)計(jì)，從而有助于了解使用當(dāng)前施工狀態(tài)的有效過(guò)程，并使操作員能夠有效監(jiān)視整個(gè)操作過(guò)程。此外，還可以檢測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)有問(wèn)題并在運(yùn)行之前進(jìn)行有效地干預(yù)。相關(guān)的員工可以對(duì)準(zhǔn)備好的安全計(jì)劃的某些安全功能進(jìn)行建模和測(cè)試，并且可以在實(shí)施計(jì)劃開(kāi)始時(shí)有效地消除潛在的安全威脅。通過(guò)遵循直接和客觀的檢測(cè)步驟，相關(guān)的操作員可以輕松完成安全建設(shè)。采取一定的安全措施，可以有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)防的目標(biāo)。BIM 模型可以準(zhǔn)確反映正在實(shí)施的項(xiàng)目的實(shí)際狀態(tài)。當(dāng)中斷操作時(shí)，我們需要正確計(jì)算項(xiàng)目量，并根據(jù)電源的影響和工作條件對(duì)工作進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤Ａ硗?，該模型可用于精確測(cè)量工程結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)際的模型建立。執(zhí)行有效地虛擬構(gòu)建操作可以提高準(zhǔn)確性并避免重大錯(cuò)誤。

6.3 過(guò)渡階段

在項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程中，我們有必要按照項(xiàng)目合同的規(guī)定對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，以便在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目的建設(shè)。相關(guān)的管理人員需要積極組織設(shè)計(jì)檢查，了解材料的供應(yīng)和設(shè)備維修，并評(píng)估影響整體發(fā)展的其他因素。但是由于實(shí)施檢查工作非常復(fù)雜，所以其實(shí)施效率低。然而，BIM技術(shù)可以有效地解決現(xiàn)有的管理問(wèn)題。建設(shè)公司結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際需求，以收集和組織基本信息，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)椒植紨?shù)據(jù)庫(kù)中的管理器中，并且依賴于模型的組件，以獲得更準(zhǔn)確地結(jié)果。使用BIM 技術(shù)可以對(duì)公路建設(shè)項(xiàng)目執(zhí)行3D建模，并準(zhǔn)確計(jì)算項(xiàng)目量。為了提高建模的準(zhǔn)確性，我們建議使用視覺(jué)輔助工具開(kāi)發(fā)4D 模型，并科學(xué)地應(yīng)用施工設(shè)施和材料。例如，在一個(gè)醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目中，建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)外墻和使用干墻方法時(shí)使用了技術(shù)來(lái)構(gòu)建垂直彎曲的墻簾模型。這就像一個(gè)三維視圖，可以充分展示此業(yè)務(wù)流程。與傳統(tǒng)方法相比，其操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可減少工期20天。

6.4 造價(jià)管理

造價(jià)管理的主要目標(biāo)是提高項(xiàng)目效率和適當(dāng)?shù)耐顿Y管理。使用BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以提高管理技能。

①構(gòu)建模型。軟件轉(zhuǎn)換器可以快速接收三維信息。換句話說(shuō)，我們可以可以快速了解整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)，以及每個(gè)項(xiàng)目的范圍，包括可視模型中的各種組件和屬性信息等。②改進(jìn)模型。一方面，我們可以使用模型改善成本管理，并制定其他科學(xué)管理目標(biāo)。另一方面，我們還可以評(píng)估模型是否可以滿足所有者的功能要求等。③對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)與調(diào)整。嚴(yán)格管理建設(shè)項(xiàng)目的計(jì)劃變更，及時(shí)進(jìn)行信息變更。④明確項(xiàng)目管理的造價(jià)。一方面，其可以快速解釋了建設(shè)成本，監(jiān)控整個(gè)項(xiàng)目的整體發(fā)展，更有效地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本管理的目標(biāo)。另一方面，BIM模型還可以用于逐步生成有關(guān)項(xiàng)目成本的信息，及時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算建筑成本，了解成本管理以及公路建設(shè)的項(xiàng)目流程。⑤構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)項(xiàng)目信息實(shí)現(xiàn)及時(shí)地共享。BIM 模型提供了來(lái)自服務(wù)工具的數(shù)據(jù)，這些工具可以更有效地交換項(xiàng)目信息，有效滿足相關(guān)人員的信息需求。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)BIM 技術(shù)概要及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后從可視性、模擬性、協(xié)調(diào)性以及優(yōu)化性等方面對(duì)BIM技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，接著對(duì)BIM 技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用模型進(jìn)行了分析，最后從BIM技術(shù)在公路工程建設(shè)前期的應(yīng)用、BIM技術(shù)在公路工程安全管理中的應(yīng)用、BIM 技術(shù)在公路工程成本管理中的應(yīng)用以及BIM技術(shù)在公路工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用等方面對(duì)BIM技術(shù)在公路工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。